〔質問〕 焦点距離と物体と凸レンズの距離が分かっているときの、スクリーンから凸レンズまでの距離の求め方を教えてください |
〔回答〕 高校の物理で習う公式ですが、ぜひ覚えてもらいたい公式があります。 物体と凸レンズの距離を a、凸レンズと像(スクリーン)までの距離を b、焦点距離を f とすると、 (1/a)+(1/b)=(1/f) という式が成り立ちます(理由は下記を参照) この式に分かっている値を代入することで、凸レンズと像(スクリーン)までの距離を求めることができます。 〔公式の説明・証明〕 図は物体の実像ができる様子を表しています。 APは軸に平行で、A’O=a, B’O=b, FO=f とします。 2組の三角形の相似の関係を使って、証明することができます。 △BB’O∽△AA’O(「黄+緑」と「赤」)なので、 BB’:AA’=B’O:A’O=b:a となり、 BB’/AA’=b/a …① また、△BB’F∽△POF(「緑」と「青」)なので、 BB’:PO=BB’:AA’=B’F:OF=(b-f):f となり、 BB’/AA’=(b-f)/f …② ①, ② より b/a=(b-f)/f となり、両辺をbで割ると、 1/a=(1/f)-(1/b) となり、移項すると、(1/a)+(1/b)=1/f となります。 |
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